基于G/S模式的时空数据渲染方法及其在山洪灾害中的应用研究
这是一篇关于G/S模式,时空数据,三维渲染,可视化,山洪灾的论文, 主要内容为山洪灾害是保持自然生态平衡自然现象的一种方式。然而山洪灾害是最频繁的自然灾害之一，对国民经济的发展造成严重影响，且危害着人们的生命和财产。随着信息技术、数字化技术的深入研究，数字高程、图像数据结合GIS和RS技术在山洪灾害仿真应用方面得到了极大地发展。如何根据描述各种地理特征的时间、空间和属性信息的相关时空数据和实时采集数据对山洪淹没现场进行可视化表现，对山洪演进的模拟和山洪灾害损失的评估已经成为山洪灾害的主要研究方向之一。对提高山洪灾害应急管理手段具有重要的作用。 目前国内外对时空数据可视化模型进行了大量的研究，而对山洪灾害演进发展的时空数据可视化的研究成果却相对较少。大多数GIS应用系统可视化描述的空间目标都是静态的。因此对时空数据过程和时空数据目标描述和分析的可视化方法进行研究；将各种地理现象、空间信息和属性信息跟随时间的变化趋势，通过直观、易于接受、理解的方式进行表现；能够更加全面的了解复杂的地理现象发展过程，并对其发展过程中存在的规律进行分析，模拟其变化趋势。对于山洪灾害应急管理具有十分重要的意义。 G/S(Geo Browser/Service Cloud)模式，是空间信息网络应用服务模式。以―请求—聚合—服务‖的客户端聚合服务机制为理念，利用面向空间信息服务云的海量异构数据管理办法，有效解决存储管理、服务响应、网络带宽、信息表达、操作控制、技术和分析等应急管理应用中的空间信息技术面临的瓶颈问题。S端为提供各类综合服务的空间信息服务云，拥有分布式计算资源和海量空间信息数据资源。G端依托空间信息服务云为基础后台，全面采用基于HGML规范体系的地学浏览器，逐步发展为贯彻客户端聚合服务的表现中端与用户接口。 本课题针对时空数据的特点，结合G/S模式与时空可视化技术进行综合分析后，研究基于G/S模式的时空数据渲染方法，通过对时空数据渲染方法在山洪灾害应急中的初步研究，对山洪灾害中的时空数据可视化系统进行了设计与原型实现，对山洪淹没的整个过程进行动态的模拟和表现。 主要研究内容如下： (1)结合对G/S模式的深入探讨，对时空数据可视化关键技术进行研究。 (2)基于G/S模式基础理论与技术，分别研究G端、S端的时空数据渲染方法与流程。 基于HGML标准，定义时空数据可视化标记语言DVML（Date VisualizationMarkup Language）功能及语法规则，DVML作为时空数据可视化中数据交换和表达管理的统一规范。设计了在G/S模式下基于DVML的时空数据渲染方法，明确时空数据渲染流程，分别在G端（地学浏览器）和S端（空间信息服务云）定义其数据渲染处理流程与模式。 (3)针对山洪灾害演进规律，设计山洪灾害中时空数据可视化原型系统。 对山洪灾害中的时空数据、山洪淹没模拟进行了分析，基于G/S模式，运用以DVML为核心的时空数据渲染方法，研究山洪灾害中时空数据可视化原型系统架构的搭建和系统功能的设计。 (4)对原型系统进行实验。 通过搭建了针对山洪灾害的时空数据可视化原型系统，实现了在某区域中能够快速地将淹没结果以可视化的方式演示出来，动态模拟山洪淹没过程，直观的显示不同时刻和水位该区域山洪淹没情况，这样才能提出快速、准确、直观和有效的预防方案，以此能够加强对重要河流、水库、水利工程等的实时监测预警与灾情动画模拟，为防洪救灾作出重要的决策。 本文创新点及成果如下： (1)提出了一种基于DVML的时空数据渲染方法。 DVML是基于HGML标准，针对时空数据的可视化表达，定义和设计的时空数据可视化标记语言DVML（Data VisualizationMarkup Language），作为对时空数据可视化过程中时空数据信息交换、展示、组织和管理的标准。基于DVML的时空数据渲染方法，以DVML可视化标记语言为核心，将时空数据的渲染分成两个层面，由G端（地学浏览器）和S端（空间信息服务云）分别进行数据渲染。并对该数据渲染方法通过其在山洪灾害领域中的应用进行了印证。 (2)搭建了一套针对山洪灾害应急的时空数据可视化原型系统。 山洪灾害中时空数据可视化原型系统实现了在某区域中能够快速地将淹没结果以可视化的方式演示出来，动态模拟山洪淹没过程，直观显示该区域在不同时刻的水位变换及该区域山洪淹没情况，这样才能提出快速、准确、直观和有效的预防方案，加强对重要河流、水库、水利工程等的实时监测预警。
基于原画的三维建模系统设计与实现
这是一篇关于多端应用软件系统,原画,三维点云生成,泊松表面重建,三维渲染的论文, 主要内容为构建一个精美的三维模型往往由一幅原画开始。原画作品生动描述了模型在场景中的关键造型、姿态、材质和渲染风格。建模工程师正确理解原画设计师的原画表达后,先构建比较容易的低质量细节模型(低模,Low Polygon Model),再在此基础上进行复杂的高质量细节模型(高模,High Polygon Model)的精细雕刻。原画设计和三维建模的成本昂贵,是艺术设计和工程创造的结合。为了得到最符合原画表达的基本构型,往往需要重复多次低模构建的环节。因此,在原画设计和建模过程中加入低模重建自动化技术,打造一个结构化的建模辅助系统,有助于解放在低模构建环节中消耗的重复劳动力,提高建模效率,降低项目成本。本文研究了三维建模低模构建环节中的自动化构建技术和相关软件工程方法、软件实现技术和方法,实现了一套基于原画的三维建模系统CDMRS,由客户端应用系统CDMRSClient和服务端应用系统CDMRS-Server组成。针对基于单幅图像的三维重建,本文基于场景分析与理解的图像语义分析方法和三维几何数学方法,提出并实现了一种三维曲面几何体生成算法,主要流程为:图像特征提取、图像轮廓提取、图像轮廓点插值和抽稀、相机参数标定、三维点云生成、泊松表面重建;针对三维模型的渲染方案,实现了一款精简三维渲染引擎“V-Engine”,提供模型渲染、材质参数变换等基本功能;针对客户端用户界面的显示需求,使用跨平台的Qt界面部件库开发了CDMRS-Client的Windows桌面端版本,并为其他终端操作系统如Mac OS、Linux、i OS、Android等提供兼容支持;针对客户端对数据的存取需求,采用Maria DB关系型数据库、Redis键值对缓存数据库实现了数据服务应用程序;针对客户端与服务端的数据交换需求,以面向服务架构(SOA,ServiceOriented Architecture)的思想和RESTful的接口风格和方式,在服务端实现了使用Node.jsExpress框架的后端应用程序和使用Node.js-Vue.js框架的前端应用程序。实验结果表明,利用CDMRS系统可快速实现由原画到三维建模低模构建环节的自动化构建工作。CDMRS系统包含参数可调节的建模算法、可扩展的光照和材质系统、可交互的三维场景操作、实时渲染、可检索的数据读写服务等较完整的软件功能设计,在原画到三维建模业务流程管线中起到重要作用。
智能三维家装平台的设计与实现
这是一篇关于WebGL,JAVA,Mysql5.6数据库,三维渲染,一键设计的论文, 主要内容为传统家装行业的设计工作主要由专业的设计人员完成,并且需要设计人员手绘图纸、统计图表,工作量巨大;普通大众房屋装修只能通过设计师用专业工具来设计,然后再由用户自行采购家具建材,效率低下;现有的家装效果展示工具多为软件系统,在使用过程中有繁琐的安装激活步骤,并且界面分辨率低,展示效果不直观。针对上述问题,设计了智能三维家装平台,主要面向普通用户,提供简单易操作的自主家装设计工具,实现了基于Web端的三维效果展示功能,同时具有在线购买功能,帮助用户完成Web端的家装设计及在线选购建材家具的工作。论文首先介绍了平台开发的背景以及现有的家装设计工具存在的不足,阐述了最终选择本文所采用技术的原因;其次,对智能三维家装平台的需求分析和功能分析做了详细介绍,在此基础上对平台进行了整体技术架构设计和业务设计,最终实现了智能三维家装平台的各个功能,并展开描述了各个功能的实现与界面展示。本文开发的智能三维家装平台主要采用JAVAWEB体系搭建整体框架,采用IntelliJ IDEA和WebStorm开发工具进行开发,结合WebGL和HTML相关技术完成前端三维渲染展示工作,阐述了基于Three.js的三维模型展示的一些工作;后台使用OCC技术进行三维建模计算,减少核心代码泄露和前端计算负担;服务器使用Nginx服务器,实现了负载均衡与反向代理;使用关系型数据库Mysql 5.6完成整个平台数据的存储、查询等工作;研究了HTTP、WebSocket、长连接、轮询等通讯方式,实现数据主动推送和被动获取,从数据的生成、交互到数据的存储每一部分都进行了细致分析。智能三维家装平台实现了户型图纸的自由绘制、户型图纸识别等多种户型图生成功能;核心功能是家装方案的一键设计、用户自主设计等,方便用户的自由选择。同时,平台实现了家具建材的在线购买功能,提高实际操作中的家装效率。在整个功能实现过程中,平台搭建了实现各个功能所需的技术支撑框架,完成了对各个功能中不同类型数据的分级存储;结合用户需求,实现了整个智能三维家装平台的开发工作。
智能三维家装平台的设计与实现
这是一篇关于WebGL,JAVA,Mysql5.6数据库,三维渲染,一键设计的论文, 主要内容为传统家装行业的设计工作主要由专业的设计人员完成,并且需要设计人员手绘图纸、统计图表,工作量巨大;普通大众房屋装修只能通过设计师用专业工具来设计,然后再由用户自行采购家具建材,效率低下;现有的家装效果展示工具多为软件系统,在使用过程中有繁琐的安装激活步骤,并且界面分辨率低,展示效果不直观。针对上述问题,设计了智能三维家装平台,主要面向普通用户,提供简单易操作的自主家装设计工具,实现了基于Web端的三维效果展示功能,同时具有在线购买功能,帮助用户完成Web端的家装设计及在线选购建材家具的工作。论文首先介绍了平台开发的背景以及现有的家装设计工具存在的不足,阐述了最终选择本文所采用技术的原因;其次,对智能三维家装平台的需求分析和功能分析做了详细介绍,在此基础上对平台进行了整体技术架构设计和业务设计,最终实现了智能三维家装平台的各个功能,并展开描述了各个功能的实现与界面展示。本文开发的智能三维家装平台主要采用JAVAWEB体系搭建整体框架,采用IntelliJ IDEA和WebStorm开发工具进行开发,结合WebGL和HTML相关技术完成前端三维渲染展示工作,阐述了基于Three.js的三维模型展示的一些工作;后台使用OCC技术进行三维建模计算,减少核心代码泄露和前端计算负担;服务器使用Nginx服务器,实现了负载均衡与反向代理;使用关系型数据库Mysql 5.6完成整个平台数据的存储、查询等工作;研究了HTTP、WebSocket、长连接、轮询等通讯方式,实现数据主动推送和被动获取,从数据的生成、交互到数据的存储每一部分都进行了细致分析。智能三维家装平台实现了户型图纸的自由绘制、户型图纸识别等多种户型图生成功能;核心功能是家装方案的一键设计、用户自主设计等,方便用户的自由选择。同时,平台实现了家具建材的在线购买功能,提高实际操作中的家装效率。在整个功能实现过程中,平台搭建了实现各个功能所需的技术支撑框架,完成了对各个功能中不同类型数据的分级存储;结合用户需求,实现了整个智能三维家装平台的开发工作。
基于Web的医学影像研究平台设计与实现
这是一篇关于医学影像,三维渲染,微服务,开放平台,软件即服务的论文, 主要内容为计算机技术的飞速发展促进了医学影像领域的进步,随着医院信息化程度的不断加深,其重要性也不断加强,但是由于传统的医学影像处理及可视化受到专业工作站硬件及客户端软件的限制,导致应用场景不够灵活。随着人工智能技术的发展,基于人工智能的医学影像研究也越来越深入,但是传统医学影像软件的低扩展性限制了相关算法的集成。近年来,Web技术的不断发展和Saa S(软件即服务)的提出,为软件交付提供了新的形式,而目前这种形式的医学影像软件都还不够成熟。基于此背景,提出并实现了基于Web的医学影像研究平台,提供了医学影像文件云端管理和在线可视化的解决方案。平台属于B/S架构的Saa S系统,采用前后端分离形式进行开发。前端采用基于双向绑定的MVVM架构,后端采用微服务架构和MVC架构结合的方式,使用API网关集中管理微服务,使平台拥有良好的可扩展性和可维护性。平台分为三个系统:数据管理系统、可视化系统和开放系统。数据管理系统是其他系统的基础所在,提供了DICOM(数字影像和通信标准)文件一体化存储、解析和检索功能,头信息和图像信息分别存储在My SQL和对象存储系统中;可视化系统在Web环境实现了医学影像客户端软件的核心功能,包括阅片和三维渲染;开放系统融合了权限管理和微服务管理,方便了第三方开发者的人工智能相关算法的接入,在为其赋能的同时也能丰富平台的生态。其中数据管理系统和可视化系统提供了平台的核心功能,开放系统提供了平台的扩展性,也是平台的科研价值所在。基于Web的医学影像研究平台为医生和科研人员的研究工作提供了便利,现阶段已经在多家医院得到了初步应用,同时也成功接入了相关研究团队的人工智能医疗诊断系统,扩展性也得到了实际应用。
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